高速铁路高架车站站台梁支架施工工艺浅议

2012-08-22张立军

科学之友 2012年18期

张立军

（中铁三局集团公司第五工程公司，山西晋中 030600）

1 施工概况

杭甬客专HYZQ-1标段绍兴柯桥站的起讫里程为DK41+800～DK43+600，中心里程为DK47+800.绍兴柯桥站站台梁采用32 m、24 m、26 m 3种长度的预应力混凝土Π型梁体，直、曲线分别设计。本文以直线部分的32 m站台梁为例进行阐述。32 m直线站台梁为等高度梁体，全长32.6 m，顶面宽度12 m，顶板厚0.35 m，腹板中心距7.56m，靠正线侧悬臂端距腹板中心线2.22m；梁端至支座中心线0.75 m；设防烈度6度及以下,地震动峰值加速度为0.05 g；梁体设计使用寿命为100年。

2 施工方法及工艺

绍兴柯桥高架车站站台梁梁体施工原设计采用满堂红支架现浇施工，因绍兴柯桥站范围内主要为淤泥质黏土，最大层厚可达47 m，为保证支架整体强度和稳定性，实际施工时采用钢管桩支墩基础+贝雷支架体系的门式支架现浇施工。混凝土采用模筑法浇筑。混凝土为C50高性能耐久性混凝土，在搅拌站集中拌制，混凝土灌车运输，泵送入模。

支架体系组成：在承台施工时预埋70 cm×70cm、厚度10mm的预埋钢板。在钢板上焊接加强型单层6排贝雷片（采用6孔450 mm支撑架，上下两排加强弦杆,地面硬化后在贝雷片下方加设宽2 m深1 m的条形基础），贝雷片顶设置4排I45工字钢作为支架的分配梁，分配梁顶设置一排Φ529 mm螺旋钢管支墩、支墩顶安装双排横向分配梁（I45工字钢）、加强型双层贝雷片及横向I18工字钢，工字钢顶设置脚手架作为梁体基础。翼缘板区在简支梁顶面设置脚手架支撑，脚手架设顶托和底托，顶托上设15 cm×18 cm方木支撑，其上纵向布置12 cm×12 cm方木支撑模板；脚手架横向、纵向间距0.6 m，步距0.9 m.为确保混凝土浇筑完成后能够落架，在钢管支墩上设置砂箱作为落架装置。

3 支架施工概述

3.1 支架安装顺序

安装承台预埋钢板→钢板上焊接加强型单层贝雷片（采用6孔450 mm支撑架，上下两排加强弦杆,地面硬化后在贝雷片下方加设宽2 m、深1 m的条形基础）→安装4×I45工字钢作为分配梁→分配梁上安装安装钢管支墩（并安装砂箱）→钢管支墩设置剪刀撑→安装横梁→安装双层贝雷片→安装贝雷架之间的横向连接件→安装分配梁→安装翼缘板区脚手架→安装横向15 cm×18 cm方木→安装12 cm×12 cm纵向方木→铺设竹胶板；在底板区的分配梁上直接安装Φ48钢管脚手架后，再铺设竹胶板。箱梁底板、腹板区在I18工字钢上直接支撑方木，且不能落架，在每个钢管支墩上设置砂箱作为落架措施；翼缘板区通过在站台梁两侧的脚手架支撑，采用松开脚手架立杆顶托的方式进行落架；在桥墩位置设置脚手架，通过松开顶托落架。

支架安装时，用全站仪测定钢管支墩的位置及垂直度测工字钢、贝雷片的位置，用水准仪测量高程。

3.2 钢管支墩安装

在承台施工时预埋70 cm×70 cm、厚度10 mm的预埋件，预埋件顶焊接加强型贝雷片。钢管支墩安装时，通过钢管上焊接的法兰与贝雷片顶的I45工字钢连接，支墩采用直径Φ529 mm×10mm钢管制作。钢管支墩全部完成后，用∠63mm×63mm×5mm的角钢，高度按照3 m设置水平和竖向剪刀撑，将每排5根钢管支墩连为整体，增强钢管支墩整体的稳定性。

第一，在承台预埋钢板前，采用水准仪对承台预埋钢板操平并进行必要的调整，以保证钢板表面牢固平整。打灰前，将预埋钢板的锚固钢筋与承台钢筋焊接牢固。

第二，在按墨线位置安装贝雷片，为保证钢管立柱的垂直度，采用水平尺和垂球对钢管进行定位测量。按钢板顶标高和梁底标高，扣除竹胶板厚度、贝雷架高度、工字钢高度和砂箱高度，最后计算出钢管长度。按计算好的长度将钢管下好料，并将切口打磨平整，钢管顶、底部法兰焊接牢固。

第三，钢管立柱定位完成后，将钢管立柱法兰与I45工字钢顶之间采用满焊焊接牢固，焊缝宽度≥8 mm，焊缝高度≥5 mm.并用8块尺寸为15 cm×8.5 cm、厚10 mm的三角钢板作为加劲肋板，对称均匀地焊接在钢板和钢管之间。承台上的钢管安装好后，用∠63 mm×63 mm×5 mm的角钢通过焊接将钢管连接成整体，设置水平、竖向剪刀撑，将其连为整体，增强支墩的稳定性，剪刀撑设置时，按照高度3 m设置一道。

3.3 砂箱安装

砂箱设置于钢管立柱顶部和工字钢横梁之间，砂箱由8根Φ100 mm钢管制作而成，应保证砂箱钢管与立柱钢管中心轴线重合，以防偏压。砂箱底部钢板与钢管立柱接触部分采用满焊焊接，焊缝宽度≥10 mm，焊缝高度≥5 mm.为保证小钢管的刚度，在钢管内采用C20混凝土填充密实。支架拆除时，直接割断钢管即可。钢管支墩上安装的横梁，与钢管支墩顶部的法兰接触部分满焊，砂箱上下板与箱身焊接必须满焊。

3.4 工字钢横梁安装

用2根Ⅰ45a工字钢并焊作为横梁，横桥向放在砂箱顶部，2根并焊工字钢必须保证上下表面平齐，焊接牢固，避免因局部应力荷载而破坏。将工字钢与砂箱焊接，以防止工字钢横向滑移。为保证横梁传力重心线与钢管立柱及砂箱中心线重合，避免荷载偏压而造成坍塌，事先在砂箱上表面钢板上用粉笔标出横梁工字钢定位线，按定位线对横梁进行定位安装。

3.5 贝雷片安装

采用单层加强型贝雷片作为梁体的承重平台，先将贝雷片在地面上按设计片数拼装，并分组联结好。施工过程中应注意贝雷片联结销是否按要求联结牢固，对每一片组装好的贝雷梁应仔细进行检查，确保联结销与联结杆联结牢固。为确保贝雷梁位置的准确性，在工字钢横梁上按设计间距，将各组贝雷片的位置用油漆标好。然后用吊车将已联结好的贝雷片按先中间后两边的顺序吊装到位，并用自制U型卡将贝雷片固定在横梁上。贝雷片每片每延米1 kN/m（包括连接器等附属物）。

钢管立柱的垂直度控制、受力轴线控制和支架焊接质量控制是贝雷架施工成败的重要环节，关键工序应由专人负责检查。

3.6 模板支撑系统

贝雷片上部横向安装I18的工字钢形成支撑平台（间距0.6 m），翼缘板在两侧简支梁顶上设脚手架和方木支撑（横桥向方木截面15 cm×18 cm，纵桥向方木截面12 cm×12 cm）。每个钢管墩间安装剪刀撑，将钢管连为整体。

脚手架布置：翼缘板区域纵向×横向=0.60 m×0.60 m，步距为0.9m；在距支撑平台20cm处设扫地杆；横桥、纵桥设置剪刀撑。

3.7 墩身处翼缘板及底、腹板

在承台间搭设加强型单层贝雷片，贝雷片顶设置4根I45工字钢作为分配梁，上部设置钢管支墩进行支撑，并设置斜向剪刀撑增强整体性。每个简支梁一侧的翼缘板支撑采用在简支梁两侧设置脚手架形成支撑，并设置斜向剪刀撑与梁体连接在一起，增强支架整体稳定性。

4 静载预压

4.1 试验目的

连续梁梁体混凝土325 m3，按2.6 t/m3计算，梁重845 t.梁体的全部重量由模板传递到支架承担。支架、外模安装完成后，对支架进行预压，其作用为：①检验模板、支架的刚度、强度及稳定性和基础承载能力；②消除模板、支架之间的非弹性变形，测算出施工荷载作用下的弹性变形值，为箱梁施工时模板的预拱度计算提供依据；③通过预压检测支架的稳定，确保施工安全。

4.2 加载方法

支架平台、箱梁外模拼装好以后，综合考虑各种因素，预压荷载按混凝土重量的120%考虑，确定基准荷载为：845×1.2=1 014 t.堆载预压采用分级加载的方法进行，压重的先后顺序按照混凝土浇筑顺序进行，先浇筑部分先加载、后浇筑部分后加载，荷载分别按设计荷载的60%，100%，120%进行。

加载分级：

4.3 加载顺序

预压顺序与混凝土灌注顺序一致，预压时分别从梁体两端开始，分别向梁体跨中方向进行。

4.4 人员、材料、设备配置

预压荷载选用大型编织袋装砂，每袋重量1.2 t左右，称量出具体重量后标注在袋子外面醒目位置，便于预压时记录。预压时，现场准备型钢或其他钢材，腹板用砂袋压至和跨中荷载相同后，如果加压数量不足，在其部位使用型钢及其他钢材加重。预压材料装完称量后运至现场。

预压吊装设备采用汽车吊（设置备用吊车），人员分为两组、每组人员满足24 h两班轮流作业。具体配置如表1，2，3所示。

表1 人员配置

表2 材料配置

表3 设备配置

4.5 测点的布置

预压前先在底模、翼缘板和下部支架顶端及支架基础上布设观测点。测量位置设在梁段虚拟分节的连接处，顺桥向共设置9排观测点，每排横桥向设置4点，其中底板2个，两侧翼缘板各1个，点位布置后进行编号；主跨支架基础同时设置沉降点，并进行编号，在加载过程中对钢管桩基础和符合地基进行观测。预压前，将测量观测点的原始标高，并作详细记录。

4.6 预压顺序及观测

预压顺序应按照混凝土的浇筑顺序进行，先浇筑混凝土的部位先预压，后浇筑混凝土的部位后预压，根据本工程的几何特点及混凝土的浇筑顺序，预压的顺序应为：按设计标高调整好底模标高，并对观测点进行初始观测。开始预压时，先从两端开始，再依次加载跨中排列砂袋。

4.6.1 第一级加载

按60%荷载重进行加载，静压6 h，对底模、支架等处的观测点进行标高测量，作记录。

4.6.2 第二级加载

按100%荷载重进行加载，静压12 h，对底模、翼缘板、支架等处的观测点进行标高测量，作记录。

4.6.3 第三级加载

按120%荷载重进行加载，静压24 h，预压至总重量的120%时停止预压并持荷。在这期间对底模、翼缘板、支架等处的观测点每6 h进行一次观测，作好详细记录。

预压时间根据地质情况、梁体重量、支架类型等进行现场预压试验后确定，若沉降不明显趋于稳定可卸载（沉降两次差值≥1 mm），卸载后继续观测1 d.要求预压时间为2 d.

通过预压施工，可以消除非弹性变形的影响，在模板的标高控制时加入预拱度数值。对于预应力钢筋混凝土连续箱梁，考虑到张拉时起拱，预拱度的设置要适当减小或加大。

注意观察，加载过程中如发现基础沉降明显、局部位置和支架变形过大现象，应立即停止加载并卸载，及时查找原因，并采取补救措施。

4.6.4 卸载

按照预压顺序后预压的先卸载，先预压的后卸载的顺序进行卸载。卸载至总重量的100%，60%及全部卸载完时，对观测点进行观测并记录。

在预压重物全部卸完后，对现浇支架全面进行测量并作好记录。砂袋应在桥下不妨碍施工的地方临时存放，轮流倒运。待该处连续梁预压作业结束后转移到下一工点。

4.6.5 观测成果分析

分级加载试时测量各测点的标高值，用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出模板和支架总下沉值（预压前—稳定期），计算弹性变形量（卸载后—稳定期）和非弹性变形量（预压前—卸载后）。

4.6.6 支架预拱度设置

根据测出梁段荷载作用下支架产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值、张拉以后的起拱量与施工控制中提出的因其他因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度f=f1（设计提供值）+f2（弹性变形），按算出的预拱度重新调整底模标高。以确保成桥后的梁体线形满足设计要求。

预拱量采用厚度分别为1～10 mm的各种薄钢板在相应设计位置处水平支垫底模的横梁。调节预拱度时，测量人员跟踪测量，确保调模一次到位，采用电子水准仪进行精确测量。

预压卸载、模板调整完毕后，清理模板表面的杂物，并刷模板漆，在模板漆全部干透后，开始绑扎钢筋。在桥上施工时，不得乱扔烟头、烟盒、杂物，上桥必须清理脚下的污泥，在混凝土浇筑前必须进行清理杂物和冲水，清除全部污泥。

5 支架拆除

支架拆除作业前，要对参加作业人员进行技术安全交底。在统一指挥下，按照确定的方案进行拆除作业。

按照先上后下、先外后里、先架面材料后构架材料、先附件后结构件的顺序，一件一件地松开跨结、取出并随即吊下（或集中到毗邻的未拆的架面上，扎捆后吊下）。

分段整体吊下贝雷片时要加强指挥、相互询问和协调作业，严禁不按程序进行作业，拆除立杆时，在把稳上端后，再松开下端连接取下。

严禁将卸下的材料抛下，在存放各类杆件时应分类存放，尽量不使其变形，以增加其周转次数。

5.1 拆除底模、脚手架及方木

在箱梁全部张拉完成后，割断砂箱，将底模松开，人工将竹胶板从梁底移到翼缘板下支架上，用吊车吊至桥下存放。拆除底模时同时拆除脚手架和支撑方木，人工转移到翼缘板下的支架上，用吊车吊至桥下分类存放。

5.2 分配梁、贝雷片拆除

拆除分配梁时解除全部与贝雷片的锁定，用吊车人工配合吊至桥下存放。分配梁拆除后，解除贝雷片与钢管支墩上部横梁的连接，解除贝雷片横向之间连接，并按照每2个支墩之间将贝雷片分段解体用吊车吊至地面，贝雷片拆除横向连接件时不能一起全部拆除，应分次进行，防止贝雷片倾覆造成安全事故，每次拆除横向连接时只能限定为1～2排。